大刘的科幻著作《三体》中从前提到过曲率飞船这一星际飞行东西,刘慈欣用一个省心洗澡完番笕的故事形象地展现了它的原理。因为水面的张力,番笕溶解后的表面活性剂可以轻松又有效地下降小舟尾部的表面张力,因为表面张力的不平衡,就会推动小纸船的行进。
这种曲率飞船的原理与墨西哥物理学家阿库别瑞于1994年提出的“阿库别瑞引擎”原理共同。阿库别瑞研讨了研讨了广义相对论中爱因斯坦方程,提出了一个阿库别瑞度规(Alcubierre metric),这个度规契合爱因斯坦方程。它用一种动摇方法展延空间,导致飞行器前方的空间缩短而后方的空间扩张,前后所连成的轴向即为飞行器的飞行方向。
阿库别瑞
尽管这样的曲率飞船可以超光速,但飞船实际上处于一个十分平整的“曲率泡”里,因而并不会呈现狭义相对论的尺缩钟慢等效应。飞船上的时钟和外界观察者的时钟相同,从观察者看来飞船的质量也没有添加,尽管飞船在他/她看来真的是在超光速飞行。
曲率推动示意图
1996年,美国国家宇航局(NASA)成立了突破性推动物理方案,一部分经费用于了曲率引擎方面的估测性作业,可是因为高度的保密机制,没人知道他们取得了什么样的成功,该方案于2002年间断。
NASA的曲率引擎飞船概念图
可是在2012年,物理学家哈罗德·怀特(Harold White)透露了一个可谓惊天动地的音讯:他和他的团队正在为美国航空航天局(NASA)研发超光速引擎。有了这种飞船,人类去电影《阿凡达》中的潘多拉星球,也只是需求几个星期。
曲率飞船概念图
怀特凭借的仍是墨西哥理论物理学家格尔阿尔库维耶雷(Miguel Alcubierre)的主意。假如可以完成,飞船将会是被一个“曲率泡”裹挟着行进,它在本地参考系内将没有一点加速度,也就不会遭到广义相对论的速度限制,并且不会呈现时刻变慢等相对论效应。假如有一艘这样的飞船以单程两星期的速度飞到潘多拉再回来,其乘员的年纪将比动身前增加四星期,与留在地球上的景象相同,不用忧虑发作所谓的“双生子悖论”。
曲率飞船概念图